Поршневой вакуумный насос-компрессор

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа или создания вакуума, и может быть использовано в качестве компрессора или вакуумного насоса. Поршневой вакуумный насос-компрессор содержит бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные и/или золотниковые газораспределительные устройства. Между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом. В конструкции насоса-компрессора полностью исключены утечки сжимаемого газа через зазоры между поршнем и цилиндром, что значительно повышает объемный и общий КПД. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к поршневым машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа или создания вакуума, и может быть использовано в качестве компрессора или вакуумного насоса.

Из уровня техники (см. М.И. Френкель «Поршневые компрессоры», Машгиз, 1960, стр. 625, фиг. XII.32)) известен поршневой компрессор с лабиринтным уплотнением между поршнем и цилиндром. Достоинства этого компрессора - отсутствие масла в сжимаемом газе, низкое трение и износ, долговечность, надежность. Недостатками известного устройства являются низкие объемный и общий КПД из-за возникающих больших утечек сжимаемого газа через зазоры лабиринтного уплотнения.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в снижении утечек сжимаемого газа.

Задача решается, а технический результат достигается тем, что поршневой вакуумный насос-компрессор содержит бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные и/или золотниковые газораспределительные устройства, при этом между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом. Поршень и/или цилиндр могут быть выполнены с круговыми канавками на своих цилиндрических поверхностях, образующими лабиринтное уплотнение между поршнем и цилиндром. В качестве жидкости может быть использована вода. Подводящий трубопровод может быть снабжен теплообменником-охладителем и насосом, повышающим давление жидкости.

На чертеже представлен один из вариантов исполнения предлагаемого вакуумного насоса-компрессора.

Насос-компрессор состоит из цилиндра 1 с кольцевой канавкой 2 для подвода жидкости 3. Цилиндр 1 с обоих торцов закрыт крышками 4 с клапанными плитами 5, на которых размещены газораспределительные устройства: нагнетательные 6 и всасывающие 7 клапаны. Возможно выполнение золотниковых газораспределительных устройств. В крышках 4 образованы нагнетательные 8 и всасывающие 9 полости, разделенные между собой. В цилиндре 1 между клапанными плитами 5 размещен поршень 10, связанный со штоком 11. На цилиндрической поверхности поршня 10 выполнены кольцевые канавки, образующие лабиринтное уплотнение. Шток 11 соединен с приводом возвратно-поступательного перемещения (на чертеже не показан). В крышках 4 выполнены каналы 12, связанные трубопроводами 13 с баком-сепаратором 14 и служащие для отвода из нагнетательных полостей 8 сжатой жидкостно-газовой смеси в бак-сепаратор 14. Бак-сепаратор 14 снабжен насосом 15, который через теплообменник-охладитель 16 подает жидкость 3 из бака-сепаратора 14 в кольцевую канавку 2 цилиндра 1. Бак-сепаратор имеет патрубок 17 для отвода сжимаемого газа. В штоке 11 выполнено осевое отверстие 18 и радиальные отверстия 19, служащие для соединения между собой всасывающих полостей 9. Одна из полостей 9 соединена с всасывающим каналом 20. В качестве жидкости 3 применена вода.

В качестве компрессора для сжатия воздуха предлагаемый насос-компрессор работает следующим образом.

Шток 11 совместно с поршнем 10 совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре 1 между клапанными плитами 5. В изменяющихся в объеме полостях между клапанными плитами 5 и торцами поршня 10 циклически происходит всасывание атмосферного воздуха из всасывающих полостей 9 через всасывающие клапаны 7, сжатие воздуха и отвод его через нагнетательные клапаны 6 в нагнетательные полости 8. Одновременно насос 15 из бака-сепаратора 14 подает воду 3 в кольцевую канавку 2 цилиндра 1. Поскольку давление воды 3 больше, чем давление сжимаемого воздуха (давление воды складывается из давления насоса 15 и давления сжатого воздуха в баке-сепараторе 14), вода 3 через зазоры лабиринтного уплотнения поршня 10 поступает в полости между поршнем 10 и клапанными плитами 5, откуда вместе со сжатым воздухом вода 3 отводится в нагнетательные полости 8. Наличие воды под давлением в канавках лабиринтного уплотнения поршня 10 препятствует перетеканию сжимаемого воздуха через лабиринтное уплотнение. Далее сжатая водо-воздушная смесь через каналы 12 и трубопроводы 13 поступает в бак-сепаратор 14, где разделяется на воду и сжатый воздух, который через патрубок 17 отводится потребителю. Вода из бака-сепаратора 14 при помощи насоса 15 и под действием давления сжатого воздуха в баке-сепараторе 14 вновь поступает через теплообменник-охладитель 16 в цилиндр 1.

В качестве вакуумного насоса предлагаемый насос-компрессор будет работать по точно такому же алгоритму, как описан выше, при условии соединения откачиваемого объема с всасывающим каналом 20 насоса-компрессора и соединения с атмосферой выходного патрубка 17 бака-сепаратора 14.

В предлагаемой конструкции насоса-компрессора по сравнению с прототипом полностью исключены утечки газа через зазоры между поршнем и цилиндром, что значительно повышает объемный и общий КПД.

1. Поршневой вакуумный насос-компрессор, содержащий бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные и/или золотниковые газораспределительные устройства, при этом между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом.

2. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что поршень и/или цилиндр выполнен с круговыми канавками на своих цилиндрических поверхностях, образующими лабиринтное уплотнение между поршнем и цилиндром.

3. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что в качестве жидкости используют воду.

4. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что подводящий трубопровод снабжен теплообменником-охладителем.

5. Насос-компрессор по п. 1, отличающийся тем, что подводящий трубопровод снабжен насосом, повышающим давление жидкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам преобразования механической энергии в потенциальную энергию сжатого газа и наоборот, и может быть использовано для организации рабочего цикла в компрессорах, детандерах и других поршневых машинах.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым ротативным машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа, и может быть использовано в качестве компрессорной ступени вместо динамического компрессора в составе газотурбинных установок.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам преобразования механической энергии в потенциальную энергию сжатого газа и наоборот, и может быть использовано для организации рабочего цикла в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, детандерах и других поршневых машинах.

Изобретение относится к области гидромашиностроения, в частности к скважинным штанговым насосам, предназначенным для добычи жидкости из скважин, и может быть использовано в нефтегазодобывающей отрасли.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано при уплотнении плунжеров, штоков преимущественно штанговых насосов. .

Изобретение относится к гидромашиностроению и может быть использовано в таких поршневых гидромашинах, как скважинные штанговые поршневые насосы, компрессоры и т.п.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано при тушении лесных пожаров, распыления жидких растворов (рабочей смеси), опрыскивании растений и подобных сферах применения.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано преимущественно для подъема нефти или для откачки пластовых вод. .

Изобретение относится к гидравлическим машинам, в частности к скважинным штанговым насосам с большими зазорами в паре плунжер цилиндр. .

Изобретение относится к способу изготовления уплотнительной манжеты для гиперкомпрессора. Способ изготовления включает следующие этапы: обеспечивают наличие внутреннего диска (25), имеющего противоположные друг другу первую переднюю сторону (25Х) и вторую переднюю сторону (25Y), центральное осевое отверстие (18) и по меньшей мере один канал (23) для смазочного масла, нагартовывают указанный канал (23) и удаляют, после указанного нагартовывания, толщину (D) внутреннего диска с обеих сторон данного диска. Изобретение повышает надежность устройства за счет улучшения процесса изготовления уплотнительных манжет. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 24 ил.

Изобретение относится к области энергетических машин, касается поршневых компрессоров с бесконтактным поршневым уплотнением, предназначенных для сжатия редких газов. Поршневая машина содержит цилиндр 1, размещенный с зазором поршень 2, всасывающий 5 и нагнетательный 6 клапаны. Герметизирующее устройство выполнено в виде содержащей жидкость полости 12 между уплотняющей частью 10 поршня 2 и внутренней поверхностью цилиндра в его нижней части 13. Полость 12 соединена отверстием 14 с бачком 15, наполненным жидкостью, при нахождении поршня в нижней мертвой точке. Обеспечивается полная герметичность цилиндропоршневой группы при бесконтактной работе поршня. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к отрасли нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти из скважин. Насос содержит полый плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части и кольцевым выступом в средней части. На кольцевом выступе размещены уплотнительные кольца, взаимодействующие с боковой стенкой плунжера. На верхний торец кольцевого выступа цилиндра установлены две оболочки боковой стенки усеченного конуса, сужающегося кверху. Оболочки выполнены с цилиндрическими стенками на внутренних гранях. В цилиндрических стенках обеих оболочек выполнены радиальные прорези, не доходящие до наружной грани оболочек. Лепестки одной оболочки расположены напротив радиальных прорезей другой оболочки. При этом оболочки, в местах между наружной гранью и лепестками, прикреплены друг к другу контактной сваркой. Цилиндрические стенки лепестков обеих оболочек плотно прижимаются к боковой стенке плунжера. Оболочки зафиксированы от перемещения вверх пластинчатым кольцом, имеющим форму конической шайбы. Нижняя коническая стенка пластинчатого кольца прилегает к верхней конической стенке верхней оболочки. Напротив верхней конической стенки пластинчатого кольца в наружной боковой стенке цилиндра выполнены радиальные цилиндрические выборки, со дна каждой из которых выполнена радиальная резьбовая выборка, снабженная установочным винтом, выполненным с цилиндрической головкой и с коническим концом, взаимодействующим с конической стенкой пластинчатого кольца. Упрощается конструкция и повышается КПД. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к поршневым машинам объемного вытеснения для производства сжатого газа или создания вакуума, и может быть использовано в качестве компрессора или вакуумного насоса. Поршневой вакуумный насос-компрессор содержит бак-сепаратор, частично заполненный жидкостью, и соединенный с ним подводящим и отводящими трубопроводами поршневой блок двустороннего действия, включающий цилиндр с торцевыми крышками, перемещающийся возвратно-поступательно в цилиндре поршень со штоком и клапанные иили золотниковые газораспределительные устройства. Между поршнем и цилиндром выполнен кольцевой зазор, в который под давлением подается жидкость по подводящему трубопроводу из бака-сепаратора, а выводится жидкость по отводящим трубопроводам обратно в бак-сепаратор совместно со сжатым газом. В конструкции насоса-компрессора полностью исключены утечки сжимаемого газа через зазоры между поршнем и цилиндром, что значительно повышает объемный и общий КПД. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх